一、LVS 概述

  1. 抗负载能力强，使用IP负载均衡技术，只做分发，所以LVS本身并没有多少流量产生；
  2. 稳定性、可靠性好，自身有完美的热备方案；（如：LVS+Keepalived）
  3. 应用范围比较广，可以对所有应用做负载均衡；
  4. 不支持正则处理，不能做动静分离。

二、LVS三种模式

  • LVS/NAT：网络地址转换模式， 进站／出站的数据流量经过分发器
  • LVS/DR：直接路由模式，只有进站的数据流量经过分发器
  • LVS/TUN：隧道模式，只有进站的数据流量经过分发器

注意：这种模式，需要有一个公共的IP配置在分发器和所有rs上，我们把它叫做vip

注：RS：后端真实服务器
RIP：后端真实服务器的IP
VIP：负载均衡器外网出口IP
DIP：负载均衡器内网出口IP
CIP：客户端IP

LVS/NAT

  • 原理：就是把客户端发来的数据包的IP头的目的地址，换成其中一台RS的IP地址，并发至此RS来处理，RS处理完成后把数据交给经过负载均衡器，负载均衡器再把数据包的原IP地址改为自己的IP，将目的地址改为客户端IP地址即可期间，无论是进来的流量，还是出去的流量，都必须经过负载均衡器（即修改来去的目标IP和MAC地址）
  • 优点：配置简单，集群中的物理服务器可以使用任何支持TCP/IP操作系统，只有负载均衡器需要一个合法的IP地址。
  • 缺点：扩展性有限。所有的入站、出站数据包都经过分发器。当数据量比较大时，分发器可能会出现网络瓶颈。

LVS - 图1**

LVS/DR

  • 原理：
    1. 客户端将请求发往前端的负载均衡器，请求报文源地址是CIP，目标地址为VIP。
    2. 负载均衡器收到报文后，发现请求的是在规则里面存在的地址，那么它将目标MAC改为了RIP的MAC地址，并将此包发送给RS。
    3. RS发现请求报文中的目的MAC是自己，就会将次报文接收下来，处理完成之后，由于IP一致，可以直接代替负载均衡器将数据返给客户。
  • 优点：和TUN（隧道模式）一样，负载均衡器也只是分发请求，应答包通过单独的路由方法返回给客户端，减少了负载均衡器的大量数据流动，负载均衡器不再是系统的瓶颈，就能处理很巨大的请求量。与TUN相比，DR这种实现方式不需要隧道结构，因此可以使用大多数操作系统做为物理服务器。
  • 缺点：（不能说缺点，只能说是不足）所有 RS 节点和调度器 LB 只能在一个局域网里面。相比于其他两种模式性能最好。

要解决3个问题

  1. 两个HTTP服务器除了有自己的RIP以外还要拥有VIP
  2. 当GW向下广播VIP的时候，要分发器的VIP响应，而两个HTTP的VIP不要响应
  3. 当分发器向下找两个HTTP服务器时，必须从DIP发包

LVS - 图2

LVS/TUN

  • 原理：
    1. 客户端将请求发往前端的负载均衡器，请求报文源地址是CIP，目标地址为VIP。
    2. 负载均衡器收到报文后，发现请求的是在规则里面存在的地址，那么它将在客户端请求报文的首部再封装一层IP报文，将源地址改为DIP，目标地址改为RIP，并将此包发送给RS。
    3. RS收到请求报文后，会首先拆开第一层封装，然后发现里面还有一层IP首部的目标地址是自己lo接口上的VIP，所以会处理次请求报文，并将响应报文通过lo接口送给eth0网卡直接发送给客户端。
  • 优点：负载均衡器只负责将请求包分发给后端节点服务器，而RS将应答包直接发给用户。所以，减少了负载均衡器的大量数据流动，负载均衡器不再是系统的瓶颈，就能处理很巨大的请求量，这种方式，一台负载均衡器能够为很多RS进行分发。而且跑在公网上就能进行不同地域的分发。
  • 缺点：隧道模式的RS节点需要合法IP，这种方式需要所有的服务器支持”IP Tunneling”(IP Encapsulation)协议，服务器可能只局限在部分Linux系统上。相比于其他两种模式，TUN 模式用的不多。LVS - 图3


三、LVS调度算法

LVS十种调度算法介绍
1. 轮叫调度（Round Robin）(简称rr)
调度器通过“轮叫”调度算法将外部请求按顺序轮流分配到集群中的真实服务器上，它均等地对待每一台服务器，而不管服务器上实际的连接数和系统负载。

  1. 加权轮叫（Weighted Round Robin）（简称wrr)
    调度器通过“加权轮叫”调度算法根据真实服务器的不同处理能力来调度访问请求。这样可以保证处理能力强的服务器能处理更多的访问流量。调度器可以自动问询真实服务器的负载情况，并动态地调整其权值。

  2. 最少链接（Least Connections）(LC)
    调度器通过“最少连接”调度算法动态地将网络请求调度到已建立的链接数最少的服务器上。如果集群系统的真实服务器具有相近的系统性能，采用“最小连接”调度算法可以较好地均衡负载。

4.加权最少链接（Weighted Least Connections）(WLC)
在集群系统中的服务器性能差异较大的情况下，调度器采用“加权最少链接”调度算法优化负载均衡性能，具有较高权值的服务器将承受较大比例的活动连接负载。调度器可以自动问询真实服务器的负载情况，并动态地调整其权值。

  1. 基于局部性的最少链接（Locality-Based Least Connections）(LBLC)
    “基于局部性的最少链接”调度算法是针对目标IP地址的负载均衡，目前主要用于Cache集群系统。该算法根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址最近使用的服务器，若该服务器是可用的且没有超载，将请求发送到该服务器；若服务器不存在，或者该服务器超载且有服务器处于一半的工作负载，则用“最少链接”的原则选出一个可用的服务器，将请求发送到该服务器。

  2. 带复制的基于局部性最少链接（Locality-Based Least Connections with Replication）(LBLCR)
    “带复制的基于局部性最少链接”调度算法也是针对目标IP地址的负载均衡，目前主要用于Cache集群系统。它与LBLC算法的不同之处是它要维护从一个目标IP地址到一组服务器的映射，而LBLC算法维护从一个目标IP地址到一台服务器的映射。该算法根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址对应的服务器组，按“最小连接”原则从服务器组中选出一台服务器，若服务器没有超载，将请求发送到该服务器；若服务器超载，则按“最小连接”原则从这个集群中选出一台服务器，将该服务器加入到服务器组中，将请求发送到该服务器。同时，当该服务器组有一段时间没有被修改，将最忙的服务器从服务器组中删除，以降低复制的程度。

  3. 目标地址散列（Destination Hashing）(DH)
    “目标地址散列”调度算法根据请求的目标IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是可用的且未超载，将请求发送到该服务器，否则返回空。

  4. 源地址散列（Source Hashing）(SH)
    “源地址散列”调度算法根据请求的源IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是可用的且未超载，将请求发送到该服务器，否则返回空。
    9. 最短的期望的延迟（Shortest Expected Delay Scheduling SED）(SED)
    基于wlc算法。这个必须举例来说了
    ABC三台机器分别权重123 ，连接数也分别是123。那么如果使用WLC算法的话一个新请求进入时它可能会分给ABC中的任意一个。使用sed算法后会进行这样一个运算
    A(1+1)/1
    B(1+2)/2
    C(1+3)/3
    根据运算结果，把连接交给C。

10.最少队列调度（Never Queue Scheduling NQ）(NQ)
无需队列。如果有台 realserver的连接数＝0就直接分配过去，不需要在进行sed运算